高原環境對空氣壓縮車使用維護的影響及對策

劉煥龍++李政凱++蘇志忠

摘 要： 高原地區的固有自然特點對空氣壓縮機使用維護有很大影響，針對這些特點及其影響，采取有效的應對措施，是發揮空氣壓縮車性能的根本保證，是遂行保障任務的重要前提。

關鍵詞： 高原環境 空氣壓縮車 使用維護

在近幾年西藏工作實踐中，我們針對空氣壓縮車存在的高原適應性問題，進行了深入的研究分析，探索了一些可靠、可行、合理的方法措施，使空氣壓縮車保持最佳性能狀態，確保西藏工作期間各項裝備保障任務的遂行。

一、高原環境氣候特點

（一）氣壓低。高原地區海拔高度大、空氣密度小，高原地區的氣壓具有隨著海拔蓋度的增加越來越低的變化規律。通常情況下，海拔每升高1000m，空氣密度下降6%～10%，大氣壓力和空氣中的含氧量大約也隨之下降9%左右。

（二）溫度低。高原地區不僅具有晝夜溫差大、平均氣溫低等特點，而且其氣溫也會隨著海拔高度增加而越來越低。一般來說，高原地區海拔每升高1000m，年平均氣溫下降5℃～7℃。海拔4000m以上地區年平均氣溫在-4℃以下。

（三）輻射強。隨著高原地區海拔的增高，太陽強光及其伴隨著的紫外線，并且隨著海拔高度的增加也會越來越強。較強的輻射會加速零部件的老化，使裸露的有壽件、易損件很快喪失其基本功能，從而縮短維護周期，加重維護負擔。

（四）風沙大。高原地區風速大，風壓小，空氣相對濕度低，特別是在冬末初春時期，空氣相對濕度會達到當年最低，致使高海拔地區沙塵量大約達到低海拔地區的5倍～10倍以上。

二、高原環境對現役空氣壓縮車使用維護的影響

較低的氣壓、溫度和含氧量，較高的太陽光線輻射、較大的風沙，給空氣壓縮車使用維護產生不少“高原反應”。

（一）動力性能下降。隨著海拔的升高，低壓缺氧、氣候寒冷等情況越來越突出，這種環境下內燃機運轉時的氣缸壓力和溫度而降低，發動機著火啟動性能變差。對非增壓發動機而言[1]，海拔每升高1000m，發動機氣缸壓力降低17%、溫度下降23%，最低極限啟動溫度大約提高22℃左右。同時，發動機最大扭矩點會隨海拔的升高向高速方向移動，柴油機的穩定工作范圍變窄。有關研究機構的實驗數據表明[1]，對非增壓內燃機而言，在海拔3000m以上，海拔高度每升高1000m，發動機功率下降8%～13%，熱強度增加2%～5%，當海拔上升至4000m時，其功率降低約45%。

（二）燃料燃燒性能下降。隨著海拔的升高，發動機氣缸內充氣量減少，進入氣缸的燃油得不到充分燃燒，使排煙變濃，排溫升高，燃燒室零件過熱，導致功率下降、經濟指標變壞。同時，發動機最大扭矩點、最低燃油消耗率轉速隨海拔的升高向高速方向移動，柴油機的穩定工作范圍變窄，低速區油耗上升較快。有關研究機構的實驗數據表明[1]，對非增壓內燃機而言，在海拔3000m以上，海拔高度每升高1000m，發動機功率下降8%～13%，油耗上升6%～9%，熱強度增加2%～5%，當海拔上升至4000m時，其功率降低約45%左右。

（三）發動機冷卻效率下降。隨著海拔高度增加，大氣壓力下降，冷卻水沸點隨之降低。在平原環境溫度為10℃～22℃時，現役空氣壓縮車發動機的水溫達到50℃、油溫達到50℃，油壓達到0.4MPa，工作時間約為25min。但在高原環境下，要使發動機冷卻液達到相同的溫度值，所需工作時間為35min，且更容易“開鍋”（在海拔高度為3300m～3500m時，“開鍋”溫度約為89℃）。冷卻液沸點的降低，使得柴油機散熱性能下降。另外，由于高原空氣密度減少，雖然冷卻風扇的體積流量不變，但重量流量大為降低（海拔每升高1000m，重量風量下降8%[3]），進一步弱化風扇的冷卻效果和冷卻水箱的散熱效果。

（四）機件潤滑效果下降。空氣壓縮車潤滑系統不僅有對摩擦表面的潤滑作用，而且有冷卻、清潔的作用。然而潤滑油、潤滑脂的粘溫性受氣候的影響較大。在高原地區，由于氣候寒冷、晝夜溫差大，平均氣溫低，使得潤滑油、潤滑脂的黏度增大，其流動性變差、發動機和發電機各摩擦表面運動阻力增大，導致機件運動阻力增大，引起設備啟動性能下降，增加發動機的功率消耗，甚至出現“拉缸”現象。

（五）蓄電池性能下降。在高原地區，低氣溫使得蓄電池中硫酸電解液的黏度增大，負極活性物質早期鈍化，進而影響電解液在極板的擴散速度，致使電池的基本化學反應在缺乏電解液的情況下，只能在極板的表面不完全地進行。因此，蓄電池的容量及啟動性能隨溫度的下降而下降。

（六）非金屬零部件老化加劇。高原地區日照時間長、紫外線照射強烈，且常年溫度偏低，這些因素對橡膠管件和密封件損傷嚴重，加速橡膠管件的龜裂、破損和橡膠密封件的變質、老化，降低橡膠管件的抗壓強度和橡膠密封件的密封性能，影響設備的整體工作性能。

（七）空氣過濾效果下降。高原地區風沙嚴重，空氣的含塵量高，較多的沙粒和塵土使得空氣濾清器很容易發生堵塞，使空氣濾清器的濾清效果變差，大量沙塵顆粒進入氣缸，加劇氣缸與活塞的磨損。同時，會出現發動機啟動困難、加速無力及怠速不穩等癥狀。

三、高原環境下空氣壓縮車使用維護的策略

高原地區使用維護空氣壓縮車，除了要加強其日保養、周檢查、月維護等工作外，還必須根據高原地區特點，采取一些能夠緩解“高原反應”的措施。

（一）執行低海拔地區冬季的設備使用維護規定。按照平原地區冬季空氣壓縮車的維護規程進行使用、維護，在一定程度上可以減少“啟動難”問題。比如在啟動前，更換適用于低溫地區的柴油、潤滑油，提高蓄電池中電解液的密度，并對蓄電池進行保溫處理，對設備進行加溫預熱等。

（二）對現役空氣壓縮車進行適當改裝。在條件許可的情況下，對現役空氣壓縮車進行適當改裝。比如加裝乙醚（啟動液）噴射裝置，提高柴油機在壓縮空氣溫度較低和含氧量較少情況下的快速著火性能；又如加裝循環水預熱裝置，提高發動機溫度的提升速率。同時，將乙醚噴射裝置、循環水預熱裝置納入維護項目。

（三）添置超級電容儲能裝置。超級電容儲能裝置可利用超級電容放電功率大的特性，彌補蓄電池在低溫條件下輸出電流大幅降低的問題，進而使起動機在低溫條件下快速啟動發動機。注意，超級電容儲能裝置在裝箱前應進行放電處理，減少安全隱患。

（四）調整調速器參數。對空氣壓縮車發動機調速器參數進行適當調節。方法是通過調速手柄改變調速彈簧作用到調速杠桿上的力，以改變發動機供油量達到調整轉速的目的[2]。注意，調速器參數的調整幅度不宜過大，防止在突然去掉負載時造成發動機轉速過高（即“飛車”）而引起事故。

（五）調整噴油提前角。當發現空氣壓縮車功率不足時，可對其噴油泵進行適當調試，以確定噴油器噴油霧化情況是否良好，如在本單位高原保障維護過程中，將發動機的噴油提前角由原來的17°調整為29°，可明顯改善發動機運轉性能。

（六）及時檢查清洗空氣濾清器。重點應當仔細檢查空氣濾清器褶皺內部深處，清除其中的灰塵和沙粒，并可用高壓空氣（不超過0.3MPa）吹洗濾芯。對于較臟的空氣濾清器，必須立即對其進行更換。此外，經常檢查水箱蓋、潤滑油添加口蓋、油箱蓋等，如若缺失，應當及時更換。

（七）添加符合要求的防凍液。柴油發動機水散熱器內需常年添加滿足當地極限最低氣溫要求的防凍液，防止夜晚氣溫突降時凍壞水散熱器和發動機等部件。需要注意的是，防凍液放出后不能循環使用。此外，可通過給水散熱器套上棉保溫罩，以增強其防凍效果。

（八）采取御寒保暖措施。在高原條件下，現役空氣壓縮車上的橡膠件和密封件“老化”較快，應加強對其檢查維護。對條件允許的部位可以用棉布進行包扎，增加防寒、防日照效果。必要時，應當及時對“老化”橡膠件和密封件進行更換，以保證這些元件在高原環境中的可靠性和耐用性。

參考文獻：

[1]程有泉，等.高原環境對工程器械的影響及其對策研究，2012.

[2]劉小強.淺析高原氣候對發動機的影響，2011.